Giáo trình Mạng máy tính - Chương 1: Tổng quan mạng máy tính - Trần Quang Hải Bằng

MẠNG MÁY TÍNH Chương 1: Tổng quan mạng máy tính bangtqh@utc2.edu.vn Nội dung 1. Các khái niệm cơ bản 2. Các thành phần cơ bản của mạng 3. Phân loại mạng máy tính 4. Các mô hình kết nối mạng bangtqh@utc2.edu.vn 5. Kiến trúc hạ tầng vật lý mạng Internet 6. Lịch sử ra đời và phát triển mạng Internet Mạng máy tính - Chương 1 2 1.1. Các khái niệm cơ bản Mạng máy tính, mạng Internet là gì?
Hàng triệu thiết bị – hosts = Hệ thống đầu cuối – Chạy các ứng dụng mạng  Đường truyền mobile network global ISP home network smartphone PC server wireless laptop bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính - Chương 1 3  Cáp quang, Cáp đồng, Sóng radio, Vệ tinh.  Tốc độ truyền tải = băng thông (bandwidth)  Thiết bị định tuyến:  Chuyển các gói tin tới đích  routers và switches wired links wireless links router regional ISP institutional network 1.1. Các khái niệm cơ bản (tt)
Internet: – Là mạng của các mạng – Phân quyền quản lý và kết nối giữa các ISP
Giao thức – Điều khiển quá trình gửi/nhận các mobile network global ISP regional ISP home network bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính - Chương 1 4 thông điệp – Vd: TCP, IP, HTTP, Skype, 802.11
Chuẩn Internet – RFC: Request for comments – IETF: Internet Engineering Task Force institutionalnetwork 1.1. Các khái niệm cơ bản (tt) Mạng MT dưới góc độ dịch vụ
Cơ sở hạ tầng viễn thông – Cho phép chạy các ứng dụng mạng: – Web, VoIP, email, trò chơi, giao dịch điện tử, chia sẽ tệp mobile network global ISP regional ISP home network bangtqh@utc2.edu.vn tin
Những dịch vụ viễn thông cung cấp cho các ứng dụng – Sự vận chuyển dữ liệu tin cậy từ nguồn tới đích – Sự vận chuyển dữ liệu “tốt nhất có thể” (không tin cậy) Mạng máy tính - Chương 1 5 institutional network Giao thức là gì? Chào anh! Ờ, chào em Mấy giờ TCP connection response TCP connection request bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính - Chương 1 6 rồi anh? 9 giờ đúng GET time Giao thức là gì ? (tt) bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính - Chương 1 7 Giao thức là gì ? (tt)
Một số giao thức phổ biến – ICMP: Internet Control Management Protocol – TCP: Transmission Control Protocol – IP: Internet Protocol – HTTP: Hypertext Transfer Protocol – SMTP: Simple Mail Transfer Protocol bangtqh@utc2.edu.vn – FTP: File Transfer Protocol – n
Tóm lại giao thức mạng sẽ;. • Định nghĩa khuôn dạng (cú pháp/ngữ nghĩa) thông điệp • Thủ tục gửi/nhận thông điệp • Kiểm soát chất lượng đường truyền/Xử lý lỗi Mạng máy tính - Chương 1 8 1.2. Các thành phần cơ bản của mạng
Rìa của mạng – Các host: clients, servers – Các thiết bị đầu cuối khác
Môi trường truyền thông – Các liên kết có dây và không dây mobile network global ISP regional ISP home network bangtqh@utc2.edu.vn
Lõi của mạng (core) – Các thiết bị mạng phục vụ việc kết nối, truyền tải thông tin – Router, switch, gatewayn Mạng máy tính - Chương 1 9 institutional network Network edge – rìa của mạng
Máy tính đầu cuối (hosts) – Chạy các ứng dụng mạng – Vd: Web, Mail,n
Mô hình khách/chủ – Máy khách yêu cầu và nhận mobile network global ISP regional ISP home network bangtqh@utc2.edu.vn dịch vụ từ máy chủ – Vd: Trình duyệt web/máy chủ web; máy khách/máy chủ email Mạng máy tính - Chương 1 10 institutional network Kết nối mạng và đường truyền Hỏi: làm sao để kết nối máy đầu cuối vào bộ định tuyến? – Truy cập mạng gia đình – Truy cập mạng công sở (trường học, công ty) – Truy cập mạng di động bangtqh@utc2.edu.vn
Lưu ý: – Băng thông (số bit/giây) của mạng truy cập – Mạng chia sẻ hay mạng chuyên dụng? Mạng máy tính - Chương 1 11 Kết nối mạng qua DSL
Digital Subcriber line – Đường thuê bao số central office ISP telephone network DSLAM DSL modem Bộ chia tín hiệu bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính - Chương 1 12 voice, data transmitted at different frequencies over dedicated line to central office DSL access multiplexer
Sử dụng hạ tầng điện thoại có sẵn
data được truyền qua đường DSL vào Internet
dữ liệu thoại truyền qua đường DSL vào mạng điện thoại số
Tốc độ upload < 2.5 Mbps (thường gặp 256Kbps)
Tốc độ download < 24 Mbps (thường gặp 8 Mbps) Kết nối mạng qua đường cáp
Không sử dụng cơ sở hạ tầng điện thoại – thay vào đó sử dụng hạ tầng truyền hình cáp
Cáp quang/đồng trục hỗn hợp (HFC - hybrid fiber coax) – không đối xứng: tối đa 30Mbps tải xuống, 2 Mbps tải lên bangtqh@utc2.edu.vn
Mạng bao gồm cáp đồng trục và cáp quang nối liền hộ gia đình tới bộ định tuyến ISP – Các hộ chia sẻ cùng đường truyền và bộ định tuyến Mạng máy tính - Chương 1 13 Kết nối mạng qua đường cáp cable modem splitter cable headend bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính - Chương 1 14 frequency division multiplexing: different channels transmitted in different frequency bands Channels V I D E O V I D E O V I D E O V I D E O V I D E O V I D E O D A T A D A T A C O N T R O L 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Kiến trúc mạng truyền hình cáp Khoảng 500 – 5000 hộ bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính - Chương 1 15 hộ gđ Trạm điều phối mạng cáp phân phối (đơn giản) Kiến trúc mạng truyền hình cáp server(s) bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính - Chương 1 16 hộ gđ Trạm điều phối mạng cáp phân phối (đơn giản) Kiến trúc mạng truyền hình cáp Channels V I D E O V I D E O V I D E O V I D E O V I D E O V I D E O D A T A D A T A C O N T R O L 1 2 3 4 5 6 7 8 9 bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính - Chương 1 17 hộ gđ Trạm điều phối mạng cáp phân phối (đơn giản) Kết nối mạng tại nhà Kết nối tới nhà cung Các thiết bị không dây bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính - Chương 1 18 cấp dịch vụ cable hoặc DSL modem router, firewall, NAT Kết nối có dây Ethernet (100 Mbps) wireless access point (54 Mbps) Thường tích hợp 2 trong 1 Kết nối mạng ở doanh nghiệp institutional router institutional link to ISP (Internet) bangtqh@utc2.edu.vn
Tốc độ thường gặp 10Mbps, 100Mbps, 1Gbps, 10Gbps
Thường thì các thiết bị đầu cuối được kết nối trực tiếp với Ethernet switch Mạng máy tính - Chương 1 19 Ethernet switch institutional mail, web servers Kết nối mạng không dây
Các thiết bị đầu cuối kết nối với tới bộ định tuyến bằng môi trường mạng không dây chia sẻ. – Thông qua các trạm phát gọi là Access Point wireless LANs:  within building (100 ft)  802.11b/g (WiFi): 11, 54 Mbps transmission rate wide-area wireless access  provided by telco (cellular) operator, 10’s km  between 1 and 10 Mbps  3G, 4G: LTE bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính - Chương 1 20 to Internet to Internet 1.2. Các thành phần cơ bản (tt)
Host: Gửi các gói (packet) dữ liệu – Nhận các message từ ứng dụng – Chia nhỏ message thành các gói có độ dài L bits – Gửi các gói đó qua đường R: tốc độ đường truyền host 12 2 packet có độ dài L bits mỗi gõi bangtqh@utc2.edu.vn kết nối có tốc độ (băng thông) R Mạng máy tính - Chương 1 21 packet transmission delay time needed to transmit L- bit packet into link L (bits) R (bits/sec) = = 1.2. Các thành phần cơ bản (tt) Môi trường vật lý
Bit: lan truyền giữa bộ phát và bộ thu
Kết nối vật lý: là môi trường kết nối giữa bộ phát và bộ thu
Tín hiệu được dẫn Cáp đôi dây xoắn (twisted pair)
Hai dây đồng cách điện • Loại 3: cáp điện thoại truyền thống, 10 Mbps Ethernet • loại 5: cáp mạng, 100Mbps bangtqh@utc2.edu.vn – Tín hiệu được truyền trong đường dây đặt sẵn: dây đồng, cáp quang, cáp đồng trục
Tín hiệu không được dẫn – tín hiệu truyền tự do, vd: sóng radio Mạng máy tính - Chương 1 22 Ethernet 1.2. Các thành phần cơ bản (tt) Môi trường vật lý
Cáp đồng trục – Hai dây dẫn đồng đồng tâm • nguyên thủy dùng cho TH cáp – Chia sẻ môi trường truyền
Cáp sợi quang – Sợi thủy tinh truyền xung ánh sáng, mỗi xung là một bit – tốc độ cao: • truyền tải điểm-điểm với tốc độ cao(vd: 10/100 bangtqh@utc2.edu.vn • Phát tán rộng – ít ảnh hưởng bởi nhiễu sóng điện từ • tốc độ cao (> 1Mbps) Mạng máy tính - Chương 1 23 Gbps) – Ít lỗi: bộ lặp tín hiệu được đặt xa nhau; miễn nhiễm với nhiễu sóng điện từ 1.2. Các thành phần cơ bản (tt) Môi trường vật lý: Vô tuyến
Tín hiệu được mang trong dải tần số của sóng điện từ
Không có “dây dẫn”
Chịu ảnh hưởng nhiều từ Phân loại liên kết radio:
sóng ngắn (vi ba)  lên tới 45 Mbps
Wireless LAN (vd: Wifi)  11Mbps, 54 Mbps bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính - Chương 1 24 tác nhân bên ngoài:  phản xạ  cản trở bởi vật thể  giao thoa/nhiễu
Diện rộng (vd: mạng di động)  công nghệ 3G: ~ 1 Mbps
Vệ tinh  từ vài Kbps tới 45Mbps  270 msec độ trễ đầu cuối-đầu cuối Nội dung 1. Các khái niệm cơ bản 2. Các thành phần cơ bản của mạng 3. Phân loại mạng máy tính 4. Các mô hình kết nối bangtqh@utc2.edu.vn 5. Kiến trúc hạ tầng vật lý mạng Internet 6. Lịch sử ra đời và phát triển mạng Internet Mạng máy tính - Chương 1 25 1.3. Phân loại mạng máy tính
Theo quy mô mạng – Mạng cục bộ (LAN – Local Network Area) – Mạng đô thi (MAN – Metropolitan Network Area) – Mạng diện rộng (WAN – Wide Network Area)
Theo kỹ thuật chuyển bangtqh@utc2.edu.vn – Mạng chuyển mạch kênh (ảo) – Mạng chuyển mạch gói
Theo hình cách thức truyền tin – Mạng quảng bá (broadcast) – Mạng điểm-đểm (point-to-point) – Multicast Mạng máy tính - Chương 1 26 1.3. Phân loại mạng (tt) bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính - Chương 1 27 1.3. Phân loại mạng (tt)
Mạng LAN – Băng thông lớn; – Kích thước mạng bị giới hạn; – Chi phí triển khai lắp đặt rẻ; – Quản trị đơn giản. bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính - Chương 1 28 1.3. Phân loại mạng (tt)
Mạng MAN – Gần giống như mạng LAN nhưng giới hạn kích thước của nó là một thành phố hay một quốc gia. Mạng MAN kết nối các mạng LAN lại với nhau thông qua môi trường truyền dẫn và các phương thức truyền thông khác nhau. bangtqh@utc2.edu.vn – Băng thông ở mức trung bình,đủ để phục vụ các ứng dụng cấp thành phố hay quốc gia như chính phủ điện tử,thương mại điện tử,các ứng dụng của các ngân hàngn – Do MAN kết nối nhiều LAN nên việc quản trị sẽ gặp khó khăn hơn ,đồng thời độ phức tạp cũng tăng theo. – Chi phí các thiết bị MAN tương đối đắt tiền Mạng máy tính - Chương 1 29 1.3. Phân loại mạng (tt)
Mạng WAN – Băng thông thấp, dễ mất kết nối thường chỉ phù hợp với các ứng dụng online như email , FTP,webn. – Phạm vi hoạt động không giới hạn – Do kết nối nhiều LAN bangtqh@utc2.edu.vn và MAN với nhau nên mạng rất phức tạp và các tổ chức toàn cầu phải đứng ra quy định và quản lý – Chi phí cho các thiết bị và công nghệ WAN rất đắt Mạng máy tính - Chương 1 30 1.3. Phân loại mạng (tt)
Internet là gì? – Là mạng của các mạng – Hàng triệu/hàng tỉ thiết bị/hệ thống đầu cuối • Các trạm làm việc (workstation) • Các thiết bị PDA, thiết bị sinh hoạt,n – Hệ thống đường truyền trải khắp toàn cầu – Rất nhiều thiết bị “định tuyến” phục vụ nhu cầu “vận chuyển” bangtqh@utc2.edu.vn tin tức giữa các nút.
Ai sở hữu Internet ? – Không của bất cứ tổ chức hay cá nhân nào – Internet được xây dựng và hoạt động theo các chuẩn chung do một số tổ chức quy định và giám sát (IETF, ICANN, InterNIC, IAB, ITUn) Mạng máy tính - Chương 1 31 Lõi của mạng
Hàng triệu thiết bị định tuyến kết nối với nhau
Chuyển mạch các gói (packet) từ đầu gửi đến đầu nhận – chuyển tiếp các gói từ router này tới router kế tiếp(trên trục bangtqh@utc2.edu.vn đường link từ source đến destination) – Sử dụng toàn bộ băng thông của đường link khi gửi các packets Mạng máy tính - Chương 1 32 Giữ - Chuyển tiếp (Store-and-forward) source R bps destination 123 L bits/packet R bps bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính - Chương 1 33
Thời gian để đẩy 1 packet vào đường link có băng thong R là: L/R (giây)
Giữ và chuyển tiếp: Mỗi packet phải được nhận đủ tại bộ chuyển mạch trước khi nó tiếp tục được truyền đi
Độ trễ truyền tải = 2*L/R (g/sử độ trễ lan truyền = 0) Ví dụ  L = 7.5 Mbits  R = 1.5 Mbps  Độ trễ truyền tải = 10s Chuyển gói – Queueing delay, loss A B CR = 100 Mb/s R = 1.5 Mb/s D Ehàng đợi gói tin bangtqh@utc2.edu.vn
Nếu số packet tới vượt quá băng thông của output link :  packets sẽ được xếp vào hàng đợi (queue)  packets có thể rớt (drop/lost) nếu hàng đợi đầy Mạng máy tính - Chương 1 34 Nguyên nhân của delay
Xử lý tại node mạng – Kiểm tra lỗi – Xác định cổng ra
Xếp hàng (hàng đợi) – Gói tin đến phải phải chờ vì cổng ra đang bận – Đức độ tắc nghẽn của bộ định tuyến
Trễ do thời thời gian truyền tải bangtqh@utc2.edu.vn – L: độ dài gói tin (bits) – R: băng thông đường truyền – Thời gian đẩy hết gói tin lên đường truyền = L/R
Trễ do thời gian lan truyền tín hiệu – Tốc độ truyền tín hiệu điện từ khoảng s = 2*108m/s – Thời gian lan truyền tín hiệu trên đường truyền dài d(m) là d/s Mạng máy tính - Chương 1 35 Delay tại node mạng
dxl = độ trễ xử lý – Khoảng vài micro-giây hoặc ít hơn d node = d xl + d xh + d tt + d lt bangtqh@utc2.edu.vn
dxl = độ trễ xếp hàng – Phụ thuộc vào mức độ tắc nghẽn của mạng
dtt = độ trễ truyền tải – Phụ thuộc vào băng thông của mạng L/R
dlt = độ trễ lan truyền – vài microsecs tới vài trăm microsecs Mạng máy tính - Chương 1 36 Queueing delay
R = băng thông (bps)
L = độ dài gói tin (bits)
a = tốc độ trung bình gói tin Cường độ lưu lượng gói = La/R bangtqh@utc2.edu.vn
La/R ~ 0: độ trễ xếp hàng trung bình thấp
La/R -> 1: độ trễ tăng dần
La/R > 1: nhiều “công việc” tới hơn là khả năng xử lý, độ trễ trung bình là vô hạn! Mạng máy tính - Chương 1 37 Thông lượng (throughput)
Thông lượng: tốc độ (bits/đvtg) mà các bit được truyền tải giữa bên gửi và bên nhận – Tức thời: tại một thời điểm cụ thể – Trung bình: Tốc độ trong 1 khoảng thời gian bangtqh@utc2.edu.vn Rs > Rc: Thông lượng toàn tuyến là bao nhiêu ? Rs < Rc: Thông lượng toàn tuyến là bao nhiêu ? Mạng máy tính - Chương 1 38 Rc bits/secRs bits/sec Chức năng của lõi mạng Routing (định tuyến): Xác định đường đi từ source tới destination  Thuật toán định tuyến Forwarding (Chuyển tiếp): chuyển gói tin từ router này tới router hàng xóm routing algorithm bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính - Chương 1 39 local forwarding table header value output link 0100 0101 0111 1001 3 2 2 1 1 23 địa chỉ đích trong header của gói tin đến Chuyển mạch kênh – Circuit switching Tài nguyên mạng (vd: băng thông) được chia thành “những phần nhỏ”
Các phần này được phân phối cho các “cuộc gọi”.
Phần tài nguyên đó sẽ rỗi bangtqh@utc2.edu.vn nếu cuộc gọi đó kết thúc. Phân chia băng thông:
Phân chia theo tần số
Phân chia theo thời gian Mạng máy tính - Chương 1 40 Phân chia băng thông FDM Tần số 4 users Ví dụ: bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính - Chương 1 41 time TDM Tần số time Ví dụ cụ thể:
Cần bao nhiêu thời gian để gửi hết một file có kích thước là 640,000 bits từ máy A tới máy B qua một mạng chuyển mạch kênh ? – Tống tất cả các kết nối có tốc độ 1.536 Mbps – Phân chia băng thông dùng TDM với 24 slot/giây – 500 msec cần để thiết lập mạch bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính - Chương 1 42 Đáp số: ~ 0.6 giây Chuyển mạch gói – paket switching Mỗi dòng dữ liệu đầu cuối-đầu cuối được chia thành nhiều gói
Người dùng chia sẻ tài nguyên mạng Tranh chấp tài nguyên mạng (bandwidth)
Nhu cầu sử dụng vượt quá tài nguyên cho phép
Tắc nghẽn: các gói tin mắc kẹt và nằm trong hàng đợi tại bangtqh@utc2.edu.vn
Mỗi gói tin được dùng toàn bộ băng thông của liên kết
Tài nguyên được sử dụng theo nhu cầu các nốt mạng.
Lưu và chuyển tiếp: nguyên gói tin di chuyển qua từng node mạng.
Node mạng nhận toàn bộ gói tin trước khi chuyển tiếp Mạng máy tính - Chương 1 43 Chuyển mạch gói A B C 10 Mb/s Ethernet 1.5 Mb/s phân phối theo nhu cầu hàng đợi gói tin bangtqh@utc2.edu.vn
Thứ tự của các gói tin của A và B không theo một quy ước nào, tài nguyên được chia sẻ theo nhu cầu.
TDM: mỗi máy nhận được một ô thời gian trong khung thời gian xoay vòng của TDM. Mạng máy tính - Chương 1 44 D E Packets switching Vs Circurit swiching
Chuyển gói cho phép nhiều người dùng hơn sử dụng mạng! – Liên kết 1 Mb/s – Mỗi người dùng: • 100 kb/s khi sử dụng • Sử dụng 10% thời gian N users 1 Mbps link bangtqh@utc2.edu.vn
Circuit switching – tối đa 10 users
Packet switching – Với 35 users thì xác xuất > 10 người sử dụng mạng cùng lúc là < 0.0004 Mạng máy tính - Chương 1 45 H: làm sao tính ra 0.0004 ? H: Nếu > 35 users thì sao ? Packets switching Vs Circurit swiching
Chuyển gói hoàn toàn vượt trội? – Phù hợp với dữ liệu không đều – chia sẻ tài nguyên – đơn giản, ko yêu cầu khởi tạo cuộc gọi
Tắc nghẽn quá mức: gói tin bị trễ và mất – cần có các giao thức cho việc truyền tải dữ liệu tin cậy, bangtqh@utc2.edu.vn kiểm soát tắc nghẽn
Hỏi: làm thế nào để cung cấp dịch vụ tương tự như chuyển mạch kênh? – Băng thông cần đảm bảo cho các ứng dụng thời gian thực Mạng máy tính - Chương 1 46 1.3. Phân loại mạng (tt)
Theo quy mô mạng
Theo kỹ thuật chuyển
Theo cách thức truyền tin – Mạng quảng bá (broadcast) • Thông tin được phát từ 1 nút, tất cả các nút còn lại trong mạng sẽ nhận được thông tin bangtqh@utc2.edu.vn – Mạng điểm-đểm (point-to-point) • Thông tin được phát từ 1 nút và chuyển qua nhiều chặng (nút trung gian) đến 1 nút xác định – Phát đa điểm có lựa chọn (multicast) • Thông tin được phát từ 1 nút trong mạng và được chuyển qua nhiều chặng gửi tới 1 nhóm nút xác định nào đó • Mạng máy tính - Chương 1 47 1.3. Phân loại mạng (tóm tắt) Communication network Mạng chuyển mạch Point -to-Point networks Broadcast networks bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính - Chương 1 48 Mạng chuyển mạch kênh (circuit-switched networks) (switched networks) Mạng chuyển mạch gói (packet-switched networks) FDM TDM Nội dung 1. Các khái niệm cơ bản 2. Các thành phần cơ bản của mạng 3. Phân loại mạng máy tính 4. Các mô hình kết nối mạng bangtqh@utc2.edu.vn 5. Kiến trúc hạ tầng vật lý mạng Internet 6. Lịch sử ra đời và phát triển mạng Internet Mạng máy tính - Chương 1 49 1.4. Mô hình kết nối mạng
Mô hình kết nối vật lý (Toplogy) – Bus, Ring, Star, Partial Mesh,....v.v.
Tương tác giữa các máy tính trong mạng – Mô hình Client-Server (Khách-Chủ) – Mô hình Peer-to-Peer (ngang hàng ) – Mô hình Hybird (lai giữa 2 mô hình trên) bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính - Chương 1 50 1.4. Mô hình kết nối mạng (tt)
Mô hình Client-Server – Các máy trạm (client) được nối với các máy chủ (server), nhận quyền truy nhập mạng và tài nguyên mạng từ các máy chủ. bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính - Chương 1 51 1.4. Mô hình kết nối mạng (tt)
Mô hình Peer-to-Peer – Mô hình này không có máy chủ, các máy trên mạng chia sẻ tài nguyên không phụ thuộc vào các máy khác trên mạng. Mô hình này không có quá trình đăng nhập tập trung, nếu đã đăng nhập vào mạng bạn có thể sử dụng tất cả tài nguyên trên mạng – Mạng ngang hàng thường được tổ chức thành các nhóm làm bangtqh@utc2.edu.vn việc workgroup. Mạng máy tính - Chương 1 52 1.4. Mô hình kết nối mạng (tt) Client-Server Peer-to-Peer Hybird Độ an toàn/tính bảo mật thông tin Cao – Quản trị mạng có thể điều chỉnh quyền truy cập Kém – Phụ thuộc vào mức độ chia sử của mỗi node trong mạng Gần giống mô hình Client-Server Khả năng cài đặt Khó Dễ Khó
So sánh 3 mô hình bangtqh@utc2.edu.vn Yêu cầu phần cứng/phần mềm Cần có máy chủ; Hệ điều hành mạng; các phần cứng bổ sung Không cần máy chủ; hệ điều hành cá nhân; Giống Client- Server Quản trị mạng Có Không cần Có Xử lý/lưu trữ tập trung Có Không Có Chi phía cài đặt Cao Thấp Cao Mạng máy tính - Chương 1 53 Nội dung 1. Các khái niệm cơ bản 2. Các thành phần cơ bản của mạng 3. Phân loại mạng máy tính 4. Các mô hình kết nối mạng bangtqh@utc2.edu.vn 5. Kiến trúc hạ tầng vật lý mạng Internet 6. Lịch sử ra đời và phát triển mạng Internet Mạng máy tính - Chương 1 54 1.5. Kiến trúc Internet
Internet là gì? – Là mạng của các mạng – Hàng triệu/hàng tỉ thiết bị/hệ thống đầu cuối • Các trạm làm việc (workstation) • Các thiết bị PDA, thiết bị sinh hoạt,n – Hệ thống đường truyền trải khắp toàn cầu – Rất nhiều thiết bị “định tuyến” phục vụ nhu cầu “vận chuyển” bangtqh@utc2.edu.vn tin tức giữa các nút.
Ai sở hữu Internet ? – Không của bất cứ tổ chức hay cá nhân nào – Internet được xây dựng và hoạt động theo các chuẩn chung do một số tổ chức quy định và giám sát (IETF, ICANN, InterNIC, IAB, ITUn) Mạng máy tính - Chương 1 55 1.5. Kiến trúc Internet (tt)
Kiến trúc Internet ? access net access net access net access net access net access net access net bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính - Chương 1 56 access net access net access net access net access net access net access netaccess net access net Question: given millions of access ISPs, how to connect them together? 1.5. Kiến trúc Internet (tt) Option: connect each access ISP to every other access ISP? access net access net access net access net access net access net access net bangtqh@utc2.edu.vn access net access net access net access net access net access net access netaccess net access net connecting each access ISP to each other directly doesn’t scale: O(N2) connections. 57Mạng máy tính - Chương 1 1.5. Kiến trúc Internet (tt) access net access net access net access net access net access net access net Option: connect each access ISP to a global transit ISP? Customer and provider ISPs have economic agreement. bangtqh@utc2.edu.vn access net access net access net access net access net access net access netaccess net access net global ISP 58Mạng máy tính - Chương 1 1.5. Kiến trúc Internet (tt) access net access net access net access net access net access net access net But if one global ISP is viable business, there will be competitors . ISP A bangtqh@utc2.edu.vn access net access net access net access net access net access net access netaccess net access net ISP B ISP C 59Mạng máy tính - Chương 1 1.5. Kiến trúc Internet (tt) access net access net access net access net access net access net access net But if one global ISP is viable business, there will be competitors . which must be interconnected ISP A IXP Internet exchange point bangtqh@utc2.edu.vn access net access net access net access net access net access net access netaccess net access net ISP B ISP C IXP peering link 60Mạng máy tính - Chương 1 1.5. Kiến trúc Internet (tt) access net access net access net access net access net access net access net and regional networks may arise to connect access nets to ISPS ISP A IXP bangtqh@utc2.edu.vn access net access net access net access net access net access net access netaccess net access net ISP B ISP C IXP regional net 61Mạng máy tính - Chương 1 1.5. Kiến trúc Internet (tt) access net access net access net access net access net access net access net and content provider networks (e.g., Google, Microsoft, Akamai) may run their own network, to bring services, content close to end users ISP A IXP bangtqh@utc2.edu.vn access net access net access net access net access net access net access netaccess net access net ISP B ISP B IXP regional net Content provider network 62Mạng máy tính - Chương 1 Nội dung 1. Các khái niệm cơ bản 2. Các thành phần cơ bản của mạng 3. Phân loại mạng máy tính 4. Các mô hình kết nối mạng bangtqh@utc2.edu.vn 5. Kiến trúc hạ tầng vật lý mạng Internet 6. Lịch sử ra đời và phát triển mạng Internet Mạng máy tính - Chương 1 63 1.6. Lịch sử Internet
1961-1972: Thời kỳ đầu của mạng chuyển mạch gói  1961: Kleinrock – Chứng minh tính hiệu quả của mạng chuyển mạch gói  1964: Paul Baran-Nghiên cứu chuyển mạch gói trong  1972: – ARPAnet chính thức công bố và vận hành – Ra đời giao thức điều khiển mạng NCP (Network Control Protocol - bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính - Chương 1 64 mạng quân sự  1967: Mạng ARPAnet được đầu tư xây dựng dưới sự bảo trợ của ARPA  1969: Nút mạng ARPAnet đầu tiên hoạt động first host-host protocol ) – Chương trình e-mail đầu tiên – ARPAnet phát triển lên15 nút 1.6. Lịch sử Internet (tt)
1961-1972: Thời kỳ đầu của mạng chuyển mạch gói bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính - Chương 1 65 1.6. Lịch sử Internet (tt)
1972-1980: Liên mạng, mạng mới, mạng độc quyền  1970: Mạng vệ tinh ALOHA ở Hawaii  1974: Kiến trúc kết nối liên mạng mới do Cerf và Kahn đề xuất 1976: Xerox PARC cho ra đời Nguyên lý kết nối liên mạng của Cerf và Kahn – minimalism, autonomy - no internal changes required to interconnect networks. bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính - Chương 1 66  Ethernet  Cuối thập niên 70: một số mạng độc quyền DECnet, SNA, XNA  Cuối thập niên 70: mạng chuyển mạch gói (độ dài cố định-tiền thân của mạng ATM)  1979: ARPAnet có 200 nút – best effort service model. – stateless routers. – decentralized control 1.6. Lịch sử Internet (tt)
1980-1990: nhiều protocol mới, nhiều mạng mới
1983: deployment of TCP/IP
1982: SMTP e-mail protocol defined
new national networks: CSnet, BITnet, NSFnet, Minitel
100,000 hosts kết nối (toàn bộ các mạng) bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính - Chương 1 67
1983: DNS defined for name-to-IP-address translation
1985: FTP protocol defined
1988: TCP congestion control 1.6. Lịch sử Internet (tt)
1990 - 2000’s: Thương mai điện tử, Web, new apps
Đầu thập niên1990: ARPAnet chính thức ngừng hoạt động
1991: NSFnet bỏ những hạn chế sử dụng NFS cho mục đích thương mại (đến 1995 NFSnet Cuối 1990’s – 2000’s:
Nhiều ứng dụng “chết người”: instant messaging, P2P file sharingn.
Vấn đề an ninh mạng trở bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính - Chương 1 68 ngừng hoạt động)
Đầu thập niên1990: Web – hypertext [Bush 1945, Nelson 1960’s] – HTML, HTTP: Berners-Lee – 1994: Mosaic, later Netscape – late 1990’s: Commercialization of the Web nên cấp thiết.
Khoảng 50 triệu host và hơn 100 triệu người dùng
Tốc độc đường trục backbone đạt cỡ Gbps 1.6. Lịch sử Internet (tt)
2005 – nay – ~3.8 billion hosts (smartphones and tablets) – Truy cập băng thông rộng – Truy cập không dây tốc độ cao có ở khắp nơi – Xuất hiện các “mạng xã hội” online • Facebook (1,591 bil users – 12/2015) bangtqh@utc2.edu.vn • Twitter (0.35 bil users – 12/2015) – Các “ông lớn” (Google, Microsoft) xây dựng “mạng riêng” – Thông qua internet, các hãng cung cấp khả năng tìm kiếm, truy cập tức thời. – E-commerce, universities, enterprises running their services in “cloud” (eg, Amazon EC2) Mạng máy tính - Chương 1 69 Số liệu thống kê (tham khảo)
Nguồn Nguồn: ( tháng4/2016) bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính - Chương 1 70 Số liệu thống kê (tham khảo)
Việt Nam bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính - Chương 1 71 Nguồn: ( tháng 7/2016) Số liệu thống kê (tham khảo) Nguồn : Tháng 4/2016 bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính - Chương 1 72 Kiến trúc phân tầng trong mạng máy tính
Mô hình giao thức mạng hiện nay tuân theo kiến trúc phân tầng (layer architecture). – Mỗi tầng đảm nhận những chức năng nhất định. – Chỉ có tầng duới cùng là giao tiếp trực tiếp với nhau. – Một tầng từ tầng 2 trở lên chỉ giao tiếp với nhiều nhất hai tầng (kề trên, kề dưới). bangtqh@utc2.edu.vn – Thông tin truyền từ tầng N của hệ thống 1 sang tầng N của hệ thống 2 phải truyền qua các tầng N-1  N-2 n1 của hệ thống 1 và các tầng 12nN-1 của hệ thống 2. Mạng máy tính - Chương 1 73 Trao đổi dữ liệu giữa các tầng Data Data(N+1) PCI User (N+1) Layer bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính - Chương 1 74 (N+1) PDU(N) PCI (N) Layer PCI – Protocol Control Information PDU – Protocol Data Unit Kiến trúc phân tầng (tt) bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính - Chương 1 75 Kiến trúc phân tầng (tt) Telnet FTP packet radio coaxial cable fiber optic Application Transmission Media HTTP No-layered bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính - Chương 1 76 HTTPTelnet FTP packet radio coaxial cable fiber optic Application Transmission Media Transport & Network Layered Hai mô hình tham chiếu
Open System Interconnection Reference Model (OSI Reference Model) – Đưa ra bởi ISO (International Organization for Standardization) năm 1984. – Mô hình tham chiếu lý thuyết cho các hệ thống mở nói chung. bangtqh@utc2.edu.vn – 7 tầng: Physical, Data Link, Network, Transport, Session, Presentation, Application.
TCP/IP Reference Model – Sử dụng cho mạng Internet. – 4 tầng: Host-to-network, Internet, Transport, Application. Mạng máy tính - Chương 1 77 Mô hình tham chiếu OSI
Physical: binary transmission – signals, media, connectors, voltagesn
Data Link: access to media – bits error control, flow control. – physical addressing, net topology.
Network: address and best path – path selection, routing, addressing, internetwork.
Transport: end-to-end transmission bangtqh@utc2.edu.vn 78 – data transportation, virtual circuit – error detection and recovery, information flow control
Session: interhost communication – session management
Presentation: data representation – data format, data syntax
Application: network services to applications Mạng máy tính - Chương 1 TCP/IP Layers & Protocols bangtqh@utc2.edu.vn 79 Layers Protocols Network Access = Host-to-network = Data link + Physical Network = Internet Mạng máy tính - Chương 1 TCP/IP vs OSI bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính - Chương 1 80 bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính - Chương 1 81